吉林省长春五中高中物理 第三章 第3节《几种常见的磁场》课件(选修3-1)

ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－0.24－0.12 Wb＝0.36 Wb。
[答案]
0.12Wb
0.36 Wb
(1)只有在匀强磁场中 B⊥S 时，Φ＝BS 才适用，若 B 与 S 不垂直，应将 S 投影，也可以将 B 分解，即 Φ＝BS⊥＝B⊥S。 (2)磁通量的变化量 ΔΦ＝Φ2－Φ1，在具体的计算中，一定 要注意 Φ1 及 Φ2 的正、负问题。
答案：见解析
[自学教材] 1.匀强磁场 (1)定义：强弱、方向处处 (2)特点：磁感线是间隔
相同
的磁场。
相同 的平行直线。
(3)来源：距离很近的两个异名磁极之间的磁场，除边缘部分外， 可以认为是 匀强 磁场。通电螺线管内部磁场也可以认为是 匀强 磁场。
2.磁通量 (1)定义：在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向
[特别提醒] (1)穿过某一面积的磁通量是由穿过该面的磁感线条数 的多少决定，与匝数无关。
Φ2－Φ1 (2)当平面转过 180° 时，磁通量的变化量 ΔΦ＝
＝2BS，而不是 ΔΦ＝0。
3.关于磁通量，下列叙述正确的是
(
)
A.在匀强磁场中，穿过一个面的磁通量等于磁感应强度与该 面面积的乘积 B.在匀强磁场中，a 线圈的面积比 b 线圈的大，则穿过 a 线圈 的磁通量一定比穿过 b 线圈的磁通量大 C.把一个线圈放在 M、N 两处，若放在 M 处时穿过线圈的磁 通量比放在 N 处时大，则 M 处的磁感应强度一定比 N 处大 D.同一线圈放在磁感应强度大处，穿过线圈的磁通量不一定 大
[自学教材]
1.概念 如果在磁场中画出一些曲线，使 曲线上每一点的 切线方向都跟这点的 磁感应强度方向一致，这样的曲线就 图3－3－1
叫做磁感线。利用磁感线可以 形象 地描述磁场。如图3－3
－1所示是一根磁感线。
2.实验模拟 用细铁屑可模拟磁感线的形状，如图3－3－2所示是条 形磁铁磁感线模拟图。可发现在两极附近，磁场较 强 ，磁
1.关于磁场和磁感线的描述，下列哪些是正确的( A.磁感线从磁体的 N 极出发到磁体的 S 极终止
)
B.自由转动的小磁针放在通电螺线管内部，其 N 极指向螺线 管的北极 C.磁感线的方向就是磁场方向 D.两条磁感线的空隙处不存在磁场
解析：磁感线是一条闭合曲线，在磁体的外部由 N 极到 S 极， 而在磁体的内部则由 S 极到 N 极，故选项 A 是不正确的。螺 线管内部的磁感线和条形磁铁相似，是由 S 极到 N 极的，即 磁场方向也是从 S 极指向 N 极，所以放置其中的小磁针 N 极 必然是指向磁场方向，即螺线管的北极，故选项 B 正确。只 有磁感线是直线时，磁感线的方向才与磁场方向一致；如果 磁感线是曲线，那么，某点的磁场方向是用该点的切线方向 来表示的，所以选项 C 不正确。磁感线是为研究问题方便而 假想的曲线。磁场中磁感线有无数条，故提出两条磁感线之 间是否有空隙，是否存在磁场等类似问题是毫无意义的，故 选项 D 不正确。
式中 Scosθ 即为面积 S 在垂直于磁感线方向上的投影， 我们称为“有效面积”(如图 3－3－6 所示)。
图 3－3－6
2.磁通量的正、负 (1)磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某一面上 穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值。 (2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向 磁通量大小为 Φ1，反向磁通量大小为 Φ2，则穿过该平面的 磁通量 Φ＝Φ1－Φ2。
判断出磁场的方向，再利用安培定则判断出电流的方向，最终确定 出电源的正、负极。
[解析]
小磁针 N 极的指向即为该处的磁场方向，所以螺线
管内部磁感线方向由 a→b。 根据安培定则可判断出电流由电源的 c 端流出，d 端流入，故 c 端为正极，d 端为负极。
[答案] c端为正极，d端为负极。
1.在例题中螺线管的外部放两个小磁针， 如图 3－3－8 所示， 试 确定小磁针的指向。
[答案]
C
解答此类问题要做好两个方面： (1)应用安培定则判断各电流在某点分别产生的磁感应强度 的方向。 (2)应用平行四边形定则进行合成，求得合磁感应强度。
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解析：A 选项只有当磁场与线圈垂直时才成立；B 选项还要 比较线圈与磁场的夹角大小；C 选项中因不明确线圈与磁场 的夹角大小，所以不能确定，D 对。
答案：D
[例 1]如图 3－3－7 所示，放在通电螺线管 内部中间处的小磁针静止时 N 极指向右，试 判定电源的正、负极。 [思路点拨] 先根据小磁针 N 极所指的方向 图 3－3－7
知识点一
理解教材新知 知识点二
第 三 章
第
3
知识点三 考向一
把握热点考向
节
考向二 考向三
应用创新演练
1.磁感线是假想的线，磁感线可以定性地 描述磁场的强弱和方向。 2.电流的磁场方向可由右手螺旋定则(或 安培定则)判定。 3.磁体的磁性可由安培分子电流假说来解释。 4.磁通量的大小为：Φ＝BS，磁感应强度也 可叫做磁通 密度。
感线较 密 。
图3－3－2
[重点诠释] 1.磁感线的特点 (1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。 (2)磁感线的疏密表示磁场的强弱。 (3)磁感线的方向：磁体外部从 N 极指向 S 极， 磁体内部从 S 极指向 N 极，磁感线是闭合的。 (4)磁感线不相交，不相切，也不中断。
2.磁感线与电场线的比较
[例 3](2011· 全国卷)如图 3－3－10，两 根相互平行的长直导线分别通有方向相反 的电流 I1 和 I2，且 I1＞I2； a、b、c、d 为 导线某一横截面所在平面内的四点，且 a、 图 3－3－10
b、c 与两导线共面；b 点在两导线之间，b、d 的连线与导线所在平 面垂直。磁感应强度可能为零的点是 A.a 点 C.c 点 B.b 点 D.d 点 ( )
垂直 的平面，面积为 S，我们把 B与S 的乘积叫做穿过这一面
积的磁通量。 (2)单位：韦伯，简称韦，符号为 Wb,1 Wb＝1 T· 2。 m 3.磁通密度 Φ 由 Φ＝BS 得 B＝ S ， 磁感应强度等于穿过 单位面积 的磁通量， 所以也叫 磁通密度 。
[重点诠释] 1.磁通量的计算 (1)公式：Φ＝BS。 适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直。 (2)在匀强磁场 B 中，若磁感线与平面不垂直，公式 Φ ＝BS 中的 S 应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。 ∵S⊥＝Scosθ ∴Φ＝BScosθ
[思路点拨] 解答本题时，可按以下思路分析：
[解析] 线圈在垂直磁场方向上的投影面积 1 2 S⊥＝Scos60° ＝0.4× m ＝0.2 m2， 2 穿过线圈的磁通量 Φ1＝BS⊥＝0.6×0.2 Wb＝0.12 Wb。线 圈沿顺时针方向转过 120° 角后变为与磁场垂直，但由于此时磁 感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁 通量 Φ2＝－BS＝－0.6×0.4 Wb＝－0.24 Wb。 故磁通量的变化量
安培定则 立体图 横截面图 纵截面图
直线 电流 以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀 疏，磁场越弱 环形 电流
安培定则
立体图
横截面图
纵截面图
环形电
流
内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏

通电螺 线管 内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条 形磁铁，由N极指向S极
[特别提醒] (1)磁场是分布在立体空间的。 (2)在画磁感线时，应注意磁感线的疏密。 (3)利用安培定则不仅可以判断磁场的方向，还可以根据 磁场的方向判断电流的方向。
两种线 比较内容 引入目的 相似 点 疏密 切线方向 相交 不同点 磁感线 电场线
形象描述场而引入的假想线，实际不存在 场的强弱 场的方向 不能相交(电场中无电荷空间不相交) 闭合曲线 起始于正电荷，终止于负 电荷
[特别提醒] (1)从电场、磁场的概念理解两种场线的相似点： 矢量性——线的切线；强弱——线的疏密； 方向的唯一性——空间任一点场线不相交。 (2)从两种场线的区别理解两种场的区别： 电场线——电荷有正负——电场线有始终； 磁感线——N、S 极不可分离——磁感线闭合。
2.安培分子电流假说 (1)分子电流：在原子、分子等物质微粒的内部，存 在的一种 环形电流 。
(2)安培认为，物质微粒内的分子电流使它们相当于 小磁体 一个个 。磁体的磁场和电流的磁场本质是一样的，
都是由电荷的 运动 产生的。
[重点诠释] 1.常见永磁体的磁场
图 3－3－4
2.三种常用的电流的磁场
3.安培定则的应用 安培定则(右手螺旋定则)应用时注意的几点： ①分清“因”和“果”：在判定直线电流的磁场的方向时， 大拇指指“原因”——电流方向，四指指“结果”——磁场绕 向；在判定环形电流磁场方向时，四指指“原因”——电流绕 向，大拇指指“结果”——环内沿中心轴线的磁感线方向，即 指 N 极。 ②优先采用整体法：一个任意形状的闭合电流(如三角形、 矩形)的磁场，从整体效果上可等效为环形电流的磁场。
图 3－3－8
解析：接通电路后，螺线管的磁场为：内部从左指向右，外部 从右指向左，如图所示，故小磁针 1 逆时针转动，小磁针 2 基 本不动，小磁针 1 和 2 的指向如图所示。
[答案] 见解析
[例 2]如图 3－3－9 所示，线圈平面与水平方 向夹角 θ＝60° ，磁感线竖直向下，线圈平面面积 S＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度 B＝0.6 T，则穿 过线圈的磁通量 Φ 为多少？把线圈以 cd 为轴顺时 针转过 120° 角，则穿过线圈的磁通量的变化量为 多少？ 图 3－3－9
答案： B
[自学教材] 1.安培定则 (1)直线电流的磁场： 右手握住导线， 让伸直的拇指所指的方向与
电流 方向一致，弯曲的四指所指的方向就是 磁感线 环绕的方向，